Tháng 09, 2019
Thứ hai
Thứ Sáu, ngày 08/11/2019 17:19 PM (GMT+7)

Loại pin 'đói' CO2 có thể tạo ra đột phá trong chống biến đổi khí hậu

Phương pháp này có thể áp dụng cho bất kì loại không khí nào, từ khí thải nhà máy điện đến không khí ngoài trời.

Phương pháp loại bỏ carbon dioxide khỏi không khí này có thể trở thành công cụ quan trọng chống lại biến đổi khí hậu.

Hệ thống mới gần như có thể xử lý không khí chứa CO2 ở bất kỳ mức nào, ngay cả khi CO2 chiếm chỉ 400/1.000.000 phần không khí. Hầu hết các phương pháp loại bỏ carbon dioxide hiện nay đòi hỏi không khí phải có nồng độ CO2 cao, chẳng hạn như khí thải từ các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật có thể hoạt động trong bầu không khí có nồng độ CO2 thấp, và đặc biệt ít tốn nhiên liệu và chi phí cũng rẻ hơn.

Phương pháp mới được mô tả trong một báo cáo khoa học đăng tải trên Energy and Environmental Science đứng tên bởi nhà nghiên cứu của MIT - Sahag Voskian, T. Alan Hatton và Giáo sư Kỹ thuật Hóa học Ralph Landau. Kỹ thuật này được tạo ra dựa trên việc đưa không khí qua một chồng các tấm vật liệu được cấp năng lượng bởi điện hóa học.

Nói một cách đơn giản, thiết bị có kích cỡ lớn này là một loại pin đặc biệt có thể hấp thụ CO2 từ không khí hoặc một dòng không khí chạy qua điện cực của nó, và thải không khí ra ngoài khi nó xả điện. Khi thiết bị hoạt động, nó sẽ thay đổi luân phiên giữa sạc và xả điện, đầu tiên nó hấp thụ không khí được thổi qua hệ thống trong chu kỳ sạc, và sau đó trả lại carbon dioxide tinh khiết, cô đặc trong quá trình xả.

Loại pin 'đói' CO2 có thể tạo ra đột phá trong chống biến đổi khí hậu - 1

Ảnh: techxplore

Khi pin sạc, các phản ứng điện hóa sẽ diễn trên bề mặt các điện cực. Những bộ phận này được phủ một lớp polyanthraquinone, một hợp chất được chế tạo ra từ ống nano carbon. Các điện cực sẽ mang bản chất “đói” CO2, và sẵn sàng tương tác với CO2 trong dòng không khí đầu vào, ngay cả khi nồng độ CO2 rất thấp.

Khi pin xả, nó sẽ vừa cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống, vừa phun ra một dòng CO2 cô đặc. Toàn bộ hệ thống này có thể hoạt động tại nhiệt độ phòng với áp suất không khí bình thường.

“Ưu điểm lớn nhất của công nghệ này so với hầu hết các công nghệ thu hồi hoặc hấp thụ carbon khác là bản chất 'đói' carbon dioxide của chúng”, giáo sư Voskian giải thích. Nói cách khác, việc chúng có hấp thụ CO2 không phụ thuộc hoàn toàn vào trạng thái sạc hay xả của pin, trong khi đó những hệ thống khác sẽ cần tới tác động từ bên ngoài, đơn cử như áp suất hay nhiệt độ cao.

“Mối quan hệ này cho phép thu giữ carbon dioxide ở bất kỳ nồng độ nào và cho phép giải phóng nó vào bất kỳ dòng không khí nào với 100% CO2 tinh khiết”, theo ông Voskian. Thiết bị này có ứng dụng cực kì hữu ích trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Ví dụ, ở nhiều nhà máy sản xuất nước ngọt, người ta vẫn đốt nhiên liệu hóa thạch để có được carbon dioxide - thứ chất khiến cho chai nước giải khát của bạn sủi bọt được như thế. Nếu ứng dụng được hệ thống mới vào những nhà máy nêu trên, ta sẽ không cần đốt nhiên liệu theo kiểu “nguyên thủy” nữa.

Ngoài ra, dòng carbon dioxide tinh khiết có thể được nén và bơm dưới lòng đất để sử dụng lâu dài, hoặc thậm chí được chế tạo thành nhiên liệu thông qua một loạt các quá trình hóa học và điện hóa.

“Tất cả quá trình hút carbon dioxide này đều diễn ra tại môi trường bình thường - không cần nhiệt độ, áp suất hay thêm thắt yếu tố hóa học gì. Chỉ cần những tấm vật liệu siêu mỏng, có thể đặt vào hộp rồi nối với nguồn điện là xong”, ông Voskian nói và gọi đây 'là một cuộc cách mạng'.

Loại pin 'đói' CO2 có thể tạo ra đột phá trong chống biến đổi khí hậu - 2

Ảnh: techxplore

“Trong các phòng thí nghiệm, chúng tôi cố gắng phát triển các công nghệ mới để giải quyết một loạt các vấn đề môi trường nhằm tránh việc sử dụng các nguồn năng lượng nhiệt, thay đổi áp suất hệ thống hoặc thêm hóa chất để hoàn thành chu trình tách và giải phóng CO2. Công nghệ thu khí carbon dioxide này là một minh chứng rõ ràng cho sức mạnh của các phương pháp điện hóa,” ông Hat Hatton nói.

So với các công nghệ thu hồi carbon hiện có khác, hệ thống này khá tiết kiệm năng lượng. Nó chỉ sử dụng khoảng một gigajoule năng lượng cho mỗi tấn carbon dioxide được thu giữ. Các phương pháp hiện có khác có mức tiêu thụ năng lượng thay đổi từ 1 đến 10 gigajoules mỗi tấn, tùy thuộc vào nồng độ carbon dioxide đầu vào, ông Voskian nói.

Các nhà nghiên cứu đã thành lập một công ty có tên Verdox để thương mại hóa quy trình này và hy vọng sẽ phát triển một nhà máy quy mô thí điểm trong vòng vài năm tới. Theo lời nhóm các nhà khoa học, việc tăng quy mô không hề khó, “chỉ cần thêm điện cực là xong thôi”.

Viên Lâm (MIT news)

Tin đọc nhiều

Cuộc sống trên Trạm Vũ trụ Quốc tế sẽ trở nên rất cô đơn Lần đầu tiên sau một thập kỷ, Trạm Vũ trụ Quốc Tế (ISS) sẽ...
Đây là nguyên nhân giúp con người sống trên 110 tuổi Ngoài các yếu tố liên quan đến thói quen sinh hoạt, chế độ...
Chăn chống lửa - phương pháp phòng cháy mới? Tấm chăn này có thể giúp bảo vệ công trình khỏi nhiệt độ cao...
Khoa học chứng minh đàn ông cuốn hút phụ nữ bởi những đặc điểm không ngờ Sự hấp dẫn giữa nam và nữ là một điều phức tạp mà đến nay...